Контактирующихся поверхностей

Соединения элементов сосудов и трубопроводов, содержащих жидкости или газы, должны удовлетворять условиям плотности (герметичности). Для этого контактирующие поверхности механических соединений должны быть сжаты давлением, существенно превышающим давление среды.

Условия применимости формул Герца — незначительные размеры (для полоски — ее ширина) площадки контакта по сравнению с радиусами кривизны поверхностей в зоне контакта; контактирующие поверхности идеальные, абсолютно гладкие и сухие, а силы трения отсутствуют; материалы тел анизотропны; деформации только упругие.

Из приведенных примеров следует, что контактирующие поверхности, линии и точки звеньев / и 2, являющиеся элементами кинематической пары, могут образовывать простые (рис. 2.18, а) и сложные (рис. 2.18, б, е) кинематические пары. В простой кинематической паре контактируют только два элемента, которые определяют соответствующее число компонент реакций связей. В сложной паре необходимые геометрические связи дублируются дополнительными связями (например, 1* и 2* на рис. 2.18, б).

Поскольку в общем случае высшей пары контактирующие поверхности в относительном движении перекатываются со скольжением, пятно контакта в окрестности рассматриваемой точки О будет перемещаться по исследуемому профилю некоторое время /«, определяемое как время зацепления (контакта) его участка АВ за один цикл работы (рис. 8.5). В момент входа в зацепление точки А, опережающей точку О звена 2 на расстояние с, в исследуемой точке О давление минимальное р = р„ш=0; затем оно будет возрастать до р=/7тах, а в момент входа в зацепление точки В, отстающей от исследуемой точки на расстояние с, давление снова упадет до нуля. Поэтому приближенно износ в точке О за цикл работы можно

Значительно реже применяют цилиндрические червяки с вогнутыми боковыми поверхностями (см. рис. 37), имеющими более благоприятные условия для образования масляного слоя, разделяющего контактирующие поверхности; этим объясняется их повышенная несущая способность.

Из приведенных примеров следует, что контактирующие поверхности, линии и точки звеньев / и 2, являющиеся элементами кинематической пары, могут образовывать простые (рис. 2.18, а) и сложные (рис. 2.18, б, е) кинематические пары. В простой кинематической паре контактируют только два элемента, которые определяют соответствующее число компонент реакций связей. В сложной паре необходимые геометрические связи дублируются дополнительными связями (например, 1* и 2* на рис. 2.18, б).

Поскольку в общем случае высшей пары контактирующие поверхности в относительном движении перекатываются со скольжением, пятно контакта в окрестности рассматриваемой точки О будет перемещаться по исследуемому профилю некоторое время tK, определяемое как время зацепления (контакта) его участка АВ за один цикл работы (рис. 8.5). В момент входа в зацепление точки А, опережающей точку О звена 2 на расстояние с, в исследуемой точке О давление минимальное p=pmin = 0; затем оно будет возрастать до р=/?тах, а в момент входа в зацепление точки В, отстающей от исследуемой точки на расстояние с, давление снова упадет до нуля. Поэтому приближенно износ в точке О за цикл работы можно

Для обеспечения надежной работы контактирующие поверхности должны иметь высокую поверхностную прочность. Последнее достигается термической и химико-термической обработкой деталей.

Значительно реже применяют цилиндрические червяки с вогнутыми боковыми поверхностями (см. рис. 37), имеющими более благоприятные условия для образования масляного слоя, разделяющего контактирующие поверхности; этим объясняется их повышенная несущая способность.

Контактирующие поверхности шлифовали и обезжиривали, а затем соединяли в трех местах точечной сваркой. Прокатку осуществляли на вакуумном прокатном стане 170 конструкции ФТИ АН УССР [89]. Пакеты прокатывали за один проход при 1200—900° С с обжатием от 5 до 40%. Остаточное давление в камере не превышало 1 • 10~4 мм рт. ст. Прочность сцепления на срез (скол) определяли по методике, рекомендованной ГОСТом 10885—64. Кроме того, плакированные листы испытывали

Алюминий - металл электрохимически отрицательный и всегда есть опасность биметаллической коррозии при его прямом контакте с более благородным материалом, например медью, углеродистой сталью или нержавеющей сталью. Предпосылкой для возникновения такой коррозии является присутствие электролита в точке контакта. Поэтому биметаллическая коррозия не возникает в сухих помещениях. Риск невелик и при контакте с наружной континентальной атмосферой, как сельской, так и городской. Однако его нельзя не учитывать в морской атмосфере (на судах или вблизи моря) (см. приложение 1) или когда места контакта погружены в жидкость. В таких случаях металлы должны быть электрически изолированы друг от друга, например с помощью пластика (см. рис. 45), или контактирующие поверхности должны быть покрыты противокоррозионной краской.

где q=F/b — нагрузка на единицу длины контактной линии; l/PnP==l/'i+l/''a, откуда р„р=г1г2/(г1+/'2) — приведенный радиус кривизны контактирующихся поверхностей; г± и г2 —• радиусы кривизны в точках контакта. Если поверхность одного цилиндра вогнутая (внутренний контакт), то pnp=fV2/(/"i—r2); Enf~2EiE2/ /(Е±+Е2) — приведенный модуль упругости; EI и ?2— модули упругости материалов цилиндров. Если цилиндры из одинаковых материалов, то Enf=Ei—E2=E; v — коэффициент Пуассона.

Таким образом, сила трения зависит от фактической площади касания. Фактическая площадь касания при упругом контакте зависит от нормальной нагрузки, действующей на трущиеся тела, микрогеометрии контактирующихся поверхностей и физико-механических свойств менее жесткого тела.

Антифрикционные смазки применяют для смазывания трущихся и контактирующихся поверхностей при повышенных удельных нагрузках, в случаях, когда трудно осуществить централизованную или проточную смазку. Их преимущественно применяют в нестационарных машинах (тракторах и автомобилях, железнодорожных вагонах, сельскохозяйственных, строительных, подъемно-транспортных п других машинах), а также в электродвигателях, рольгангах и других устройствах, обеспечивая длительную автономность работы отдельных узлов трения, не требуя особой их герметизации. Смазки по сравнению с маслами более прочно держатся на смазываемых поверхностях, лучше заполняют и тем самым герметизируют объем смазываемого узла и не требуют частой смены и непрерывного наблюдения. Смазки вводят в узлы трения в момент изготовления. В некоторых случаях их не заменяют в течение всего времени эксплуатации машины.

Под точностью сборки подразумевается степень совпадения материальных осей, контактирующихся поверхностей или иных элементов сопрягающихся деталей с положением их условных прототипов, определяемым соответствующими размерами на чертеже или техническими требованиями.

С — коэффициент износа; NVI — нормальное давление в высшей паре; Q* — приведенный радиус кривизны; п — число циклов нагружения; b — ширина контактирующихся поверхностей. Зависимость коэффициента износа имеет вид

Герца—Беляева, для выпуклых контактирующихся поверхностей пришли к следующей зависимости:

контактирующихся поверхностей:

Задиры или наволакивание определяются как сваривание участков контактирующихся поверхностей, приводящее к вырыванию относительно больших частиц металла. Износ этого типа значительно серьезнее, чем абразивный износ, который обычно представляет собой медленный, кумулятивный процесс. Задиры или наволакивание может вызвать почти мгновенное разрушение узла. Износ этого вида наблюдается при сближении поверхностей на расстояние действия межмолекулярных сил. Задиру способствуют высокие температуры и давления, а также высокая чистота поверхности. Особенно легко поддаются задиру поверхности, подвергающиеся абразивному износу. Пленка, образуемая противозадирными смазочными материалами, позволяет работать сопряженным деталям в значительно более жестких условиях температуры и давления.

Пара трения — совокупность двух подвижно сопрягающихся поверхностей деталей (образцов) в реальных условиях службы или испытаний. Помимо материала, формы контактирующихся поверхностей, относительного их перемещения, пара трения характеризуется окружающей средой, в том числе видом смазочного материала. Пара трения образуется соприкасающимися поверхностями дета-

Начальное и прогрессирующее выкрашивание. Различают выкрашивание начальное и прогрессирующее. Иногда в начальной стадии работы контактирующихся поверхностей наблюдается выкрашивание, которое затем прекращается, а образовавшиеся ямки заплывают металлом. Происходит своего рода самозалечивание. Такое выкра-

Условия начального и прогрессирующего выкрашивания по Г. К. Трубину следующие. Длительный предел контактной выносливости стку материалов, способных наклепываться, имеет наименьшую величину при начальном состоянии контактирующихся поверхностей. Дальнейшее возрастание аку происходит благодаря повышению твердости поверхностных слоев вследствие наклепа и выглаживания, уменьшающего концентрацию напряжений поверхностными неровностями. Выглаживание, кроме того, приводит к постепенному снижению приведенного контактного напряжения стк. Пусть вначале сгку < ак; тогда после некоторого числа циклов можно ожидать выкрашивание. Если в результате повышения аку и убывания сгк последнее, т. е. о"к, после числа циклов NI станет меньше предела контактной выносливости (рис. 15.8, а), то выкрашивание прекратится. Если же, несмотря на увеличение аку и уменьшение <т„, неравенство 0иу < ок сохраняется (рис. 15.8, б), то выкрашивание будет прогрессирующим. Говоря о начальном и прогрессирующем выкрашивании, имеют в виду, что в случае линейного контакта нагрузка распределена равномерно.

Разрушение зубчатых колес происходит главным образом по причине прогрессивного выкрашивания, которое у вязких и твердых материалов наблюдается на ножках зубьев (головки зубьев, как правило, выкрашиванию не подвергаются) вблизи полюсной линии (рис. 24) чаще всего в местах, где оставлены риски от режущего инструмента, или в местах неоднородной структуры металла появляются веерообразные микротрещины, развивающиеся как вглубь, так и по кругу с замыканием у контактирующихся поверхностей. Небольшие частицы металла, охваченные трещинами, выкрашиваются, образуя мелкие оспины (величиной с булавочную головку, иногда крупнее), которые, постепенно увеличиваясь и распространяясь по поверхности зубьев, поражают все большую площадь, а оставшиеся нетронутыми рабочие участки поверхности зуба сильно перегружаются, что и ускоряет процесс выкрашивания под действием контактных напряжений.